Hochschule Bremen Abteilung Bauingenieurwesen Wintersemester 2013/2014 Bachelorarbeit FERTIGRAMMPFÄHLE AUS STAHLBETON Optimierungspotential in Anwendungsfällen mit Zusatzlasten durch negative Mantelreibung Eingereicht von: Anna Frederike Nagel Lindenweg 7 25709 Marne Matrikelnummer: 265013 [email protected]Erstprüfer: Prof. Dr.-Ing. Harry Harder Institut für Geotechnik Hochschule Bremen Zweitprüfer: Prof. Dr. sc. techn. Dipl.-Kfm. Dipl.-Volksw. Christian Brockmann Hochschule Bremen Eingereicht am: 10.01.2014
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Hochschule Bremen Abteilung Bauingenieurwesen
Wintersemester 2013/2014
Bachelorarbeit
F E R T I G R A M M P F Ä H L E A U S S T A H L B E T O N
Optimierungspotential in Anwendungsfällen mit Zusatzlasten durch negative Mantelreibung
Inhaltsverzeichnis ............................................................................................................................................ II
Tabellenverzeichnis ........................................................................................................................................ IV
Abbildungsverzeichnis .................................................................................................................................... V
Verwendete Formelzeichen ......................................................................................................................... VI
1.2 Struktur der Arbeit.................................................................................................................................................................. 2
2. Tiefgründungen mit Pfählen .............................................................................................................. 4
2.1 Voraussetzungen zur Anwendung von Tiefgründungen mit Pfählen ............................................................. 4
2.2 Pfähle als Bestandteil einer Tiefgründungsart ......................................................................................................... 5
2.3 Übersicht der gängigen Pfahlsysteme und Einsatzgebiete ................................................................................ 7 2.3.1 Verdrängungspfähle ............................................................................................................................................................... 8
4.3 Ermittlung der äußeren Tragfähigkeit am Fallbeispiel „Lackierhalle Airbus“ .......................................... 31 4.3.1 Ermittlung der Grenztragfähigkeit des Pfahls nach Ergebnissen der statischen Probebelastung .. 32
4.3.2 Ermittlung der Grenztragfähigkeit des Pfahls nach Erfahrungswerten aus EA Pfähle ......................... 35
4.3.3 Ermittlung der Grenztragfähigkeit des Pfahls auf Grundlage einer dynamischen Probebelastung . 39
4.3.4 Vergleich der Ergebnisse .................................................................................................................................................. 41
Inhaltsverzeichnis
III
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen ................................................. 43
5.1 Mantelreibung zum Lastabtrag (positive Mantelreibung) ................................................................................ 43 5.1.1 Gegenüberstellung der charakteristischen Pfahlwiderstände aus empirischen
5.1.2 Vergleich der Tragfähigkeit am Fallbeispiel „Lackierhalle Airbus“ ................................................................... 44
5.2 Mantelreibung als Lasteinwirkung (negative Mantelreibung) ........................................................................ 47 5.2.1 Optimierungspotential des Stahlbetonfertigpfahls gegenüber dem Simplexpfahl 1. Ansatz .............. 48
5.2.2 Optimierungspotential des Stahlbetonfertigpfahls gegenüber dem Simplexpfahl 2. Ansatz .............. 49
5.3 Tragfähigkeitsnachweise am Fallbeispiel „Lackierhalle Airbus“ .................................................................... 60 5.3.1 Untersuchung am Testpfahl 3 ........................................................................................................................................ 61
5.3.2 Untersuchung am Testpfahl 4 ........................................................................................................................................ 63
5.4 Negative Mantelreibung in einem gängigen Baugrund Norddeutschlands ............................................ 65
Tabelle 26: Bodenkennwerte für einen gängigen Baugrund Norddeutschlands ...................................................... 65
Tabelle 27: Berechnung der neg. Mantelreibung in einem gängigen Baugrund Norddeutschlands .............. 68
Tabelle 28: Ermittlung der Pfahllänge, Zusatzbelastung nach Burland 347,54kN ................................ 69
Tabelle 29: Ermittlung der Pfahllänge, Zusatzbelastung 275,56kN ............................................... 70
Tabelle 30: Einwirkungsanteil durch neg. Mantelreibung bezogen auf die Gesamteinwirkung ......................... 71
Tabelle 31: Gegenüberstellung der Einwirkungsgrößen auf den TP 3 (Lackierhalle Airbus) .............................. 72
Tabelle 32: Gegenüberstellung der Einwirkungsgrößen auf den TP 4 (Lackierhalle Airbus) .............................. 73
Tabelle 33: Gegenüberstellung der Einwirkungsgrößen auf den Pfahl in Norddeutschland ............................... 73
Tabelle 34: Gründungskosten des Bauvorhabens „Lackierhalle Airbus“ ....................................................................... 77
Tabelle 35: Reduzierte Gründungskosten des Bauvorhabens „Lackierhalle Airbus“ .............................................. 77
Abbildungsverzeichnis
V
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: a) Spitzenpfahl; b) schwimmender Pfahl ................................................................................................................ 6
Abbildung 2: Gründung des Hamburger Hauptbahnhofs .......................................................................................................... 7
Abbildung 3: Übersicht der genormten Pfahlsysteme differenziert nach Herstellungsnorm ................................ 8
Abbildung 4: Herstellung des Frankipfahls mit Kiesverdichtung ........................................................................................ 11
Abbildung 5: Herstellung des Simplexpfahls ................................................................................................................................ 12
Abbildung 6: Zuordnung der Bodengruppen nach DIN 18196 ......................................................................................... 14
Abbildung 7: Qualitative Zusammenstellung zwischen Pfahlwiderständen u. Bauwerksbeansprg. ................ 20
Abbildung 8: Graphische Ermittlung des neutralen Punktes aus Setzung des Pfahls ............................................ 21
Abbildung 9: Seitendruck, resultierend aus einer Aufschüttung ....................................................................................... 22
Abbildung 10: Seitendruck resultierend aus einem Aushub................................................................................................ 22
Abbildung 11: Pfahlgegründetes Hallenbauwerk mit flachgegründeter Sohlplatte ................................................. 22
Abbildung 12: Beispiel einer Belastungseinrichtung für eine statische Pfahlprobebelastung ........................... 24
Abbildung 13: Widerstand-Setzungs-Linie aus Probebelastung ........................................................................................ 25
Abbildung 14: Diagramm zur Ermittlung der Streuungsfaktoren und .............................................................. 30
Abbildung 15: Werkslageplan Airbus Deutschland, Hamburg ........................................................................................... 31
Abbildung 16: Widerstand-Setzungs-Linie aus statischer Probebelastung am TP 3 ............................................. 33
Abbildung 17: Widerstand-Setzungs-Linie aus statischer Probebelastung am TP 4 ............................................. 34
Abbildung 18: Statische Probebelastung auf dem aufgespülten Baugelände............................................................ 35
Abbildung 19: Ergebnisse der Drucksondierung 17A am TP 3 ........................................................................................ 36
Abbildung 20: Ergebnisse der Drucksondierung 27 am TP 4 ........................................................................................... 38
Abbildung 21: Ergebnisse aus dynamischer Probebelastung an den Testpfählen 3 u. 4 .................................... 40
Abbildung 22: Einteilung der Bodenschichten nach Spitzendruck und Scherfestigkeit (TP 3)........................... 51
Abbildung 23: Einteilung der Bodenschichten nach Spitzendruck (TP 4) ..................................................................... 54
Abbildung 24: Spitzendrucksondierung in einem für Norddeutschland gängigen Baugrund ............................. 66
Abbildung 25: Graphische Darstellung der unterschiedlichen Einwirkungsgrößen ................................................. 74
Abbildung 26: Prozentuale Reduzierung der neg. Mantelreibung .................................................................................... 75
Abbildung 27: Prozentuale Reduzierung der neg. Mantelreibung .................................................................................... 75
Verwendete Formelzeichen
VI
Verwendete Formelzeichen
Winkel der inneren Reibung
effektive Normalspannung
Scherfestigkeit
Kohäsion
Schubspannung in der Scherfuge
charakteristische negative Mantelreibung
Mantelreibung bzw. Pfahlmantelreibung
Spitzendruck bzw. Pfahlspitzendruck
Bauwerkslast
Pfahlschaftdurchmesser
Grenzsetzung
Pfahldruckwiderstand
Pfahlspitzenwiderstand
Pfahlmantelwiderstand
Streuungsfaktor zur Bewertung von Pfahlprobebelastungen
Drucksondierungswiderstand
undränierte Scherfestigkeit
äquivalenter Durchmesser des Pfahlschaftes
Seitenlänge eines Pfahls mit quadratischem Querschnitt
Pfahlfußfläche
Pfahlschaftfläche
Erdruhedruckbeiwert
Faktor zur Festlegung der neg. Mantelreibung für bindige Böden
Wandreibungswinkel
Wichte des Bodens
Mächtigkeit der Bodenschicht
Steifemodul
Mächtigkeit der Weichschicht
Zusatzlast durch negative Mantelreibung
Reduzierte Zusatzlast durch negative Mantelreibung
Verwendete Formelzeichen
VII
Teilsicherheitsbeiwert für ständige Lasten
Teilsicherheitsbeiwert für veränderliche Lasten
Teilsicherheitsbeiwert für Pfahlwiderstände auf der Grundlage von Erfahrungs-
werten
1. Einleitung
1
1. Einleitung
1.1 Thematische Einleitung
Heute ist die Standortwahl einer baulichen Anlage nicht nur von den Gegebenheiten des
Baugrundes abhängig; fortschreitende Urbanisierung in Industrie- und Schwellenländern
bewirkt, dass Bauland immer knapper wird und Bauingenieure gezwungen sind, Gebäude
auch auf weniger geeigneten Böden abzusetzen. Durch das stetige Wachstum der Wirt-
schaft herrscht zu dem ein permanenter Drang nach Vergrößerung der Gebäude, was
dazu führt, große Belastungen auf begrenzte Flächen in den Baugrund abzuleiten.
Verfügt ein zu bebauender Baugrund nicht über ausreichende Tragfähigkeit, kann eine
Pfahlgründung zum Einsatz kommen, die auch tieferliegende Bodenschichten zur Abtra-
gung der Bauwerkslasten heranzieht.
Besonders in Großstädten sind Tiefgründungen mit Pfählen oft unumgänglich. Aufgrund der
engen Bebauung kann es bei Flachgründungen oft zu einer gegenseitigen Beeinflussung
benachbarter Gründungen kommen. Infolge Ausbreitung der Bauwerkslasten in den oberen
Bodenschichten treten Überlagerungen von Spannungen an benachbarten Fundamenten
auf, die schädliche Setzungen auslösen können.
Eine Pfahlgründung setzt einen tiefen Aufschluss des Baugrundes und die Ermittlung der
bodenmechanischen Parameter durch Labor- und Feldversuche voraus, um den Lastab-
trag aus den Pfählen in den Boden hinein berechenbar zu machen. Karl von Therzaghi hat
sich zu Beginn des letzten Jahrhunderts um die Modellierung und physikalische Erfassung
von Bodenparametern verdient gemacht. Bis heute ist es jedoch noch nicht gelungen, ein
abschließendes mechanisches Modell der Böden zu erstellen.
Die von der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. herausgegebene Empfehlung des
Arbeitskreises „Pfähle“ (EA Pfähle) beinhaltet den heutigen Stand der Anwendungstechnik
und gibt Spannen und Erfahrungswerte vor, über die die äußere Tragfähigkeit unterschied-
licher Pfahlsysteme ermittelt werden kann. Diese aus Empirie gewonnenen Werte unter-
scheiden sich für den Mantelwiderstand (positive Mantelreibung) nach Pfahlsystemen und
fallen für einen Ortbetonrammpfahl mit rauer Pfahlmanteloberfläche größer aus, als bei
einem Stahlbetonfertigpfahl mit glatter Oberfläche, was besagt, dass der Ortbetonramm-
pfahl eine größere Lastabtragungseffizienz über den Pfahlschaft aufweist. Der Pfahlwider-
stand aus Mantelreibung entsteht durch eine nach unten gerichtete Relativverschiebung
des Pfahles gegenüber dem in Ruhe befindlichen Boden. Kehrt sich diese Relativverschie-
bung z. B. durch starke Setzung des Bodens um, so dass sich der Boden gegenüber dem
1. Einleitung
2
Pfahl nach unten bewegt, kommt es zu einer Zusatzbelastung auf den Pfahl durch negative
Mantelreibung. Die Bemessung dieser Einwirkungsgröße aus der negativen Mantelreibung
erfolgt nach der EA Pfähle für alle Pfahlsysteme gleich, das heißt, es wird hierbei kein Un-
terschied zwischen der „rauen“ Pfahloberfläche des Ortbetonrammpfahls und dem „glat-
ten“ Schaft des Stahlbetonfertigpfahles gemacht.
Mit dieser Bachelorarbeit soll herausgefunden werden, ob der aus Empirie ermittelte
Nachteil im Tragverhalten (Mantelreibung beim Stahlbetonfertigpfahl ist kleiner als bei ei-
nem Ortbetonrammpfahl) einen Vorteil für die Ermittlung der Lasteinwirkung durch negati-
ve Mantelreibung erbringen kann. Damit ist gemeint, dass die negative Mantelreibung bei
einem Stahlbetonfertigpfahl gegenüber dem Ortbetonrammpfahl evtl. reduziert werden
kann.
Zu diesem Zweck wurden im Rahmen dieser Arbeit rechnerische Untersuchungen an ei-
nem Fallbeispiel durchgeführt, die eine Reduzierung der negativen Mantelreibung am Ferti-
grammpfahl gegenüber dem Ortbetonrammpfahl „System Simplex“ vertreten lassen. Für
das Fallbeispiel wurden mir freundlicherweise Ausführungsdaten von der Firma Centrum
Pfähle, Hamburg zur Verfügung gestellt.
1.2 Struktur der Arbeit
Nach einer kurzen Übersicht über die gängigen Pfahlsysteme und Nennung der Vorausset-
zungen einer Tiefgründung mit Pfählen im zweiten Kapitel, wird im dritten Kapitel auf die
Eigenschaften einer Pfahlgründung mit Fertigteilrammpfählen aus Stahlbeton näher einge-
gangen.
Das vierte Kapitel befasst sich ausführlich mit Methoden zur Ermittlung der äußeren Pfahl-
tragfähigkeit nach DIN EN 1997-1, Eurocode 7. Die erlangten theoretischen Grundlagen
werden am Ende des vierten Kapitels auf ein praxisbezogenes Beispiel angewendet, dass
auch im fünften Kapitel durch differenzierte Mantelreibungsansätze an den zu untersu-
chenden Testpfählen weiter Verwendung findet. Durch rechnerisch ermittelte Tragfähig-
keitsvergleiche der Stahlbetonfertigpfähle mit fiktiven Ortbetonrammpfählen wird die Ab-
hängigkeit der lastabtragenden Mantelreibung (positive Mantelreibung) von der Pfahlober-
flächenbeschaffenheit verdeutlicht. Im weiteren Verlauf des Kapitels wird diese Abhängig-
keit rechnerisch auch für die Ermittlung der belastenden negativen Mantelreibung ange-
setzt. Durch einen, im Rahmen dieser Arbeit ermittelten vertretbaren Ansatz, der die nega-
tive Mantelreibung am Stahlbetonfertigpfahl im Gegensatz zum Ortbetonrammpfahl redu-
ziert, wurde ein Optimierungspotential am Fertigrammpfahl aus Stahlbeton erzielt. Im nach-
1. Einleitung
3
folgenden sechsten Kapitel werden die Ergebnisse dieser Untersuchung ausgewertet und
auf ihre wirtschaftliche Konsequenz hin beurteilt. Anschließend wird im siebten Kapitel ein
Fazit aus den vorangegangenen Ergebnissen gezogen.
2. Tiefgründungen mit Pfählen
4
2. Tiefgründungen mit Pfählen
2.1 Voraussetzungen zur Anwendung von Tiefgründungen mit Pfählen
Die Kontaktfläche zwischen Bauwerk und Boden stellt die Schnittstelle des aufgehenden
Gebäudes zum Baugrund dar. An dieser Stelle werden die Bauwerkslasten auf den Boden
übertragen bzw. von hier aus über weitere Bauteile in den Baugrund geführt. Der lastauf-
nehmende Boden, der durch chemische, mechanische und thermische Einflüsse über Mil-
liarden von Jahren seine heutige Form angenommen hat, unterscheidet sich durch sein
disperses System wesentlich von den sonstigen Baustoffen, die sich modellhaft über Stoff-
gesetzte beschreiben lassen. Tragfähigkeit und Verformungsverhalten des Baugrundes
können durch rein oberflächliches Betrachten oder durch geläufige mechanische Gesetzte
schwer oder gar nicht bestimmt werden. Baugrundeigenschaften lassen sich nur durch
besondere Baugrunduntersuchungen und Bewertungen von Sachverständigen für Geo-
technik angeben. Erschwerend kommt hinzu, dass die Baugrundverhältnisse lokal unter-
schiedlich sind und durch besondere Erkundungsverfahren, die auf das Bauvorhaben und
die Örtlichkeit abgestimmt sind, an jedem Bauort festgestellt werden müssen.
Bei tragfähigen Böden werden die äußeren Lasten per Flachgründung ausschließlich über
die horizontale oder gering geneigte Sohlfläche in den Baugrund geleitet. Dabei ist zu be-
achten, dass die Gründungskörper (Gründungsplatte, Einzel–oder Streifenfundamente) in
frostfreier Tiefe eingebaut und die zulässige Bodenpressung, die der Baugrundsachver-
ständige in Labor- und Feldversuchen ermittelt, rechnerisch nicht von der vorhandenen
überschritten wird [vgl. Witt, 2009, S.1ff].
Liegen die tragfähigen Schichten tief, stellt das Bauwerk eine Störung des Gleichgewichtes
in den oberen Schichten des Bodens dar. Bauwerkslasten erzeugen aus den Bodenpres-
sungen Formänderungen, die zu Setzungen, Schiefstellungen bis hin zu Schäden an der
Konstruktion führen können [vgl. Stigler, 1973, S. 15 ff].
Zur Vermeidung solcher Schäden, wird üblicherweise eine Tiefgründung mit Pfählen ge-
wählt. Die anfallenden Lasten werden im Wesentlichen über Normalkräfte im Pfahl in tie-
fere tragfähige Bodenschichten transportiert und dort durch Mantelreibungs- und Spitzen-
druckreaktionen in den Baugrund abgetragen.
Zudem sind Baugrundverbesserungen, Schächte, Senkkästen oder Druckluftgründungen
für die Realisierung der Lastabtragung in tiefere Schichten geeignet, die jedoch in dieser
Arbeit nicht weiter behandelt werden.
2. Tiefgründungen mit Pfählen
5
2.2 Pfähle als Bestandteil einer Tiefgründungsart
Der Pfahl als Bestandteil einer Tiefgründung, der sogenannten Pfahlgründung, ist ein stab-
förmiges Bauelement mit meist rundem oder quadratischem Querschnitt. Seine Aufgabe
besteht darin, Bauwerkslasten durch die direkt am Bauwerk auftretenden, nicht hinrei-
chend tragfähigen Bodenschichten zu leiten und sie in den tiefer anstehenden, tragfähigen
Baugrund abzusetzen. Dabei werden die Lasten punktuell durch Widerstand in einer fes-
ten Schicht unter dem Pfahlfuß (Spitzendruck) und/oder flächig durch Reibung zwischen
Boden und Pfahlschaft (Mantelreibung) abgetragen. Man spricht von äußerer Tragfähigkeit,
bei der stets gewährleistet sein muss, dass der Pfahl die Last mit der erforderlichen Si-
cherheit in den Boden überträgt. Die innere Tragfähigkeit des Pfahls ist die Tragfähigkeit
des Pfahlbaustoffes selbst, über die die Bauwerkslasten in die tieferen tragfähigeren Bo-
denschichten bis zum Pfahlfuß geführt werden.
Statisch betrachtet ist ein Pfahl als Stabtragwerk anzusehen, das auf Druck, Zug und Bie-
gung beansprucht werden kann. Der Stab kann senkrecht, geneigt oder waagerecht einge-
baut werden. Die Länge wird je nach den Erfordernissen, die sich aus dem Aufbau und den
mechanischen Parametern des anstehenden Bodens ergeben, bestimmt. [Stiegler, 1968,
S. 20 ff].
Man unterscheidet Pfähle nach [vgl. Lang, 2011, S. 205 ff]:
Art und Ort der Herstellung: Der Fertigpfahl wird als Fertigteil an den Einbrin-
gungsort geliefert und dort durch Rammen (Einschlagen), Vibrieren oder Drücken in
den Baugrund eingeführt, wohingegen der auf der Baustelle hergestellte Pfahl in ei-
nem durch Rammen, Drücken, oder Bohren angelegtem Bodenhohlraum, in der
Regel mit Beton, erstellt wird.
Art und Weise der Einbringung in den Boden: Ein durch Rammen im Erdreich ein-
gebrachter Pfahl, verdrängt den pfahlumgebenden Boden (Rammpfahl). Um einen
Bohrpfahl einzubringen, wird das Bodenvolumen aus dem eigens für den Pfahl her-
gestellten Hohlraum entfernt. Die Herstellung des Pfahls erfolgt im Bohrloch, oft mit
Hilfe einer Verrohrung oder Stützflüssigkeit (Bohrpfahl).
Art und Weise der Lastabtragung: Steht ein Pfahl mit seiner gesamten Länge in
sehr weichen oder stark wasserhaltigen Bodenschichten, kann der Lastabtrag we-
sentlich nur über den Spitzendruck erfolgen. Man spricht von einem Spitzenpfahl,
der zwar in der tragenden, pfahlfußumgebenden Schicht kleine Anteile durch Man-
telreibung an den Baugrund abgibt, aber die Last überwiegend an der Pfahlspitze in
den Boden abträgt. Ist die tragfähige Schicht aus wirtschaftlichen oder konstrukti-
ven Gründen für den Pfahl nicht zugänglich, so dass die Lastabtragung über den
2. Tiefgründungen mit Pfählen
6
Spitzendruck nicht möglich ist, spricht man von einer „schwimmenden“ Pfahlgrün-
dung. Die Lastübertragung aus dem Pfahl in den Boden erfolgt dabei wesentlich
über die Mantelreibung (siehe Abbildung 1).
Abbildung 1: a) Spitzenpfahl; b) schwimmender Pfahl
(Quelle: Lang, 2011, S.205)
Pfahlgründungen haben eine lange Geschichte im Bauwesen und gehören heute zu den am
häufigst verwendeten Tiefgründungsarten. Schon ca. 3.000 v. Chr. wurde im Alpenraum
auf Pfählen gegründet. Bis Anfang des 20. Jahrhunderts verwendete man überwiegend
Holz als Pfahlmaterial, das mit Fallgewichten in den Boden eingetrieben wurde.
Heutzutage existieren zahlreiche Pfahltypen, die sich durch Herstellverfahren und dem
Baustoff in Ort- und Fertigpfahl unterscheiden. Im nachfolgenden Kapitel wird auf die ver-
schiedenen Typen näher eingegangen.
Ein Pfahl stellt somit ein beständiges Bauelement zur Abtragung von Lasten dar. Er verein-
facht die Fixierung größerer Bauten am Baugrund und kann materialabhängig in fast allen
Gebieten des Bauwesens, z. B. im Wohnungs-, Brücken,- Hoch- und Wasserbau, verwendet
werden [vgl. Schnell, S. 10].
2. Tiefgründungen mit Pfählen
7
Abbildung 2: Gründung des Hamburger Hauptbahnhofs
mit Fertigpfählen aus Eisenbeton (Quelle: Everts - G., 1998, S. 21)
Eine der ersten großen Pfahlgründungen in Deutschland, die nicht aus Holzpfählen bestand,
ist das im Jahr 1902 von der Firma Züblin errichtete Empfangsgebäudes des Hamburger
Hauptbahnhofs (Abbildung 2). Für die Maßnahme wurden 800 aus Eisenbeton (damalige
Bezeichnung für Stahlbeton) bestehende Fertigpfähle durch Rammen in den Baugrund ge-
trieben. Die Pfahllängen betrugen zwischen 6 bis 10 Metern [vgl. Everts - G., 1998, S. 21
ff].
2.3 Übersicht der gängigen Pfahlsysteme und Einsatzgebiete
Wie vorangestellt beschrieben, werden Pfahlsysteme aufgrund verschiedener Einbauarten
und Gebrauchsmöglichkeiten unterschieden und in drei Kategorien zusammengefasst (sie-
he Abbildung 3).
Ausschlaggebender Unterschied von Verdrängungs- und Bohrpfählen ist das Verfahren zur
Beseitigung des überschüssigen Bodenvolumens, welches für die Erzeugung des Pfahlhohl-
raumes weichen muss. Beim Einbau des Verdrängungspfahls entsteht keine bedeutende
Bodenförderung. Bei einer Tiefgründung mit Bohrpfählen hingegen wird der Boden voll-
ständig oder teilweise gelöst und gefördert. Für Mikropfähle lassen sich beide Herstellver-
fahren anwenden.
2. Tiefgründungen mit Pfählen
8
Abbildung 3: Übersicht der genormten Pfahlsysteme differenziert nach Herstellungsnorm
(Quelle: EA Pfähle, 2012, S. 10)
Die Herstellung der Pfahlsysteme erfolgt nach folgenden europäischen Normgrundlagen
[vgl. Witt, 2009, S. 77]:
DIN EN 12 699 Ausführung spezieller geotechnischer Arbeiten (Spezialtiefbau);
Verdrängungspfähle,
DIN EN 1536 Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefbau);
Bohrpfähle und
DIN EN 14 199 Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefbau);
Pfähle mit kleinen Durchmessern (Mikropfähle).
2.3.1 Verdrängungspfähle
Pfähle, die durch Rammen, Rütteln, Eindrücken oder Drehen in den Baugrund getrieben
werden und dabei den Boden ganz und gar verdrängen, werden Vollverdrängungspfähle
genannt. Wird der Boden nur teilweise verdrängt und ein Teil des Bodens gefördert, nennt
man den Pfahl Teilverdrängungspfahl. Das Beiseitedrücken des Bodens (Verdrängung)
führt durch die seitliche Verdichtung zu einer Zunahme der äußeren Tragfähigkeit des Pfah-
les in den tragfähigen Schichten. Bei einem nicht wassergesättigten bindigen Boden, und
2. Tiefgründungen mit Pfählen
9
bei nichtbindigen Böden wird eine Verdichtung (Vorspannung) und bei wassergesättigten,
bindigen Böden ein Porenwasserüberdrück hervorgerufen. Diese mechanischen Verände-
rungen des Bodenzustandes in der Pfahlumgebung wirkt sich positiv auf die äußere Tragfä-
higkeit aus. Verdrängungspfähle werden in Fertigteilrammpfahl, Ortbetonrammpfahl,
Schraubpfahl und Verdrängungsverpresspfahl unterschieden. Auf letztere Pfahltypen wird
nicht eingegangen, sie zeigen keine Relevanz für die weitere Ausarbeitung dieser Arbeit [vgl.
Witt, 2009, S. 89,79].
2.3.1.1 Fertigrammpfahl
Der Fertigrammpfahl ist ein Verdrängungspfahl, der werkseitig als Fertigteil hergestellt, auf
die Baustelle geliefert und dort durch Rammen in den Baugrund eingebracht wird. Das
Pfahlelement kann aus Stahlbeton, Spannbeton, Stahl oder Holz bestehen und komplett
oder abschnittsweise zum Einbauort transportiert werden. Fertigrammpfähle werden auf-
grund des Transportes und der Einbringung unter die Ramme nur in begrenzten Längen
hergestellt [vgl. EA Pfähle, 2012, S. 18].
Der Fertigrammpfahl aus Holz ist die älteste existierende Pfahlart. Heute wird dieser Pfahl-
typ wegen der Nachteile im Material und der vergleichsweisen mäßigen Tragfähigkeit nur
noch selten für eine Pfahlgründung von Bauwerken verwendet. Der wechselnde Kontakt mit
Sauerstoff und Wasser, z. B. bei schwankenen Grundwasserständen, führt auf Dauer zur
Zerstörung durch Fäulnis. Holzpfähle haben einen nahezu runden Querschnitt mit Durch-
messern von 0,15 – 0,35m. Für den Rammvorgang können die Füße zum Schutz mit
Stahlringen verstärkt werden. Eingesetzt werden diese Pfähle überwiegend bei temporären
Baumaßnahmen wie der Gründung von Lehrgerüsten, sowie für gestalterische Zwecke bei
z. B. Geländeabtreppungen im Landschaftsbau oder Verbaumaßnahmen an Flüssen. Der
charakteristische Pfahlwiderstand im Gebrauchszustand liegt bei einem Holzpfahl, je nach
Länge, Querschnitt und Untergrund, bei 0,1 – 0,6 MN [vgl. EA Pfähle, 2012, S. 20 ff].
Stahlpfähle werden in einer Vielzahl von Querschnitten verwendet. Träger-, Kasten- oder
Rundprofile sind die gängigen Profilformen, die mit oder ohne geschlossenen Pfahlfuß zur
Anwendung kommen. Bedarfsweise können auch am Pfahlende Platten oder Flügel ange-
schweißt werden, die bei nichtbindigen Böden zu einer Erhöhung des Pfahlspitzenwider-
standes und bei bindigen Böden zur höheren Mantelreibung führen. Durch Schweißverbin-
dungen lassen sich Fertigpfähle aus Stahl flexibel an die Gegebenheiten vor Ort anpassen
und entsprechend aufstocken. Um Beulerscheinungen bei harter Rammung zu vermeiden,
wird der Pfahlkopf ggf. verstärkt. Anwendung findet der Stahlpfahl überwiegend dort, wo
seine vergleichsweise hohe Zugfestigkeit und Dauerhaftigkeit ausgenutzt wird, z. B. im
Offshore- oder Hafenbau. Im Gebrauchszustand liegt die charakteristische Tragfähigkeit bei
2. Tiefgründungen mit Pfählen
10
üblichen Stahlpfählen zwischen 0,5 und 2 MN [vgl. EA Pfähle, 2012, S. 19, Witt, 2009, S.
79 ff].
Fertigrammpfähle aus Beton, Stahlbeton oder Spannbeton kommen in Deutschland meist
mit quadratischem Querschnitt von 0,20m x 0,20m bis 0,45m x 0,45m zum Einsatz, wer-
den aber auch in rechteckigen oder kreisförmigen, hohlen oder massiven Profilformen er-
stellt. Der Pfahlbeton wird in der Regel in einer hohen Betonfestigkeitsklasse ab C50/60
hergestellt und schlaff oder vorgespannt bewehrt. Die hohe Druckfestigkeit des Betons
wird benötigt, damit das Pfahlmaterial die große mechanische Beanspruchung beim Ram-
men aufnehmen kann. Beschädigungen am Pfahlkopf durch die hohe Aufschlagsenergie
des Rammbärgewichtes werden durch eine Rammhaube mit darunterliegendem Futter-
material aus Holz oder Kunststoff vermieden.
Zur Anpassung der erforderlichen Pfahllängen vor Ort können die Pfahlabschnitte mit ver-
schiedenen Kupplungssystemen unter der Ramme zusammengefügt und beliebig verlän-
gert werden. Auf kleinen Baustellen, auf denen sich die Pfahllängen nicht akkurat vorherbe-
stimmen lassen, ist die Anwendung daher oft praktisch. Der charakteristische Pfahlwider-
stand im Gebrauchszustand liegt wie bei dem Fertigteilrammpfahl aus Stahl bei 0,5 – 2
MN [vgl. EA Pfähle, 2012, S. 18 ff, Witt, 2009, S. 81 ff].
2.3.1.2 Ortbetonrammpfahl
Der Bodenhohlraum zur Herstellung des Ortbetonrammpfahls wird durch ein Vortreibrohr
aus Stahl, das in den Baugrund gerammt wird, hergestellt. Nach Einführung eines ggf. er-
forderlichen Bewehrungskorbes wird das Vortreibrohr unter gleichzeitigem Nachfüllen von
Beton gezogen. Unterschiedliche Einbringungsarten des Stahlrohres differenzieren den
Ortbetonrammpfahl in zwei Typen;
a) Der sogenannte „Frankipfahl“, der durch eine Freifallrammung, bei der das Ramm-
bärgewicht innerhalb des Rohrhohlraumes auf einen am Fußbereich gebildeten Be-
ton- oder Kiespfropfen fallengelassen wird, ins Erdreich getrieben wird (Innenrohr-
rammung). Eine Erhöhung der Tragfähigkeit wird bei diesem System durch eine
Pfahlfußausrammung erzielt, die zu einer Pfahlfußvergrößerung (die Fläche zur Auf-
nahme des Spitzendruckes vergrößert sich) führt. Der Durchmesser des Ramm-
rohrs liegt zwischen 335 und 610mm. Die charakteristischen aufnehmbaren Pfahl-
lasten betragen beim Frankipfahl zwischen 1,0 und 6,0 MN. In Abbildung 4 sind die
Schritte zur Herstellung eines Frankipfahls dargestellt.
2. Tiefgründungen mit Pfählen
11
Abbildung 4: Herstellung des Frankipfahls mit Kiesverdichtung
(Quelle: Franki Grundbau)
b) Beim sogenannten „Simplexpfahl“ erfolgt die Hohlraumherstellung durch eine
Kopframmung auf das mit Durchmessern von 340 bis 720mm bestehende Stahl-
rohr wobei die Pfahlaufstandsfläche mit einer wasserdichten Fußplatte aus Stahl
verschlossen ist. Beim anschließenden Ziehen des Rohres löst sich die Fußplatte
und verbleibt im Erdreich. Im Gebrauchszustand, abhängig vom Untergrundverhält-
nis und Durchmesser, beträgt der charakteristische Pfahlwiderstand zwischen 0,5
und 2,0 MN und ist damit, im Vergleich zum Frankipfahl deutlich geringer [vgl. EA
Pfähle, 2012, S. 21 ff, Witt, 2009, S. 85 ff]. Abbildung 5 sind die Herstellungsschrit-
te eines Simplexpfahls zu entnehmen.
2. Tiefgründungen mit Pfählen
12
Abbildung 5: Herstellung des Simplexpfahls
(Quelle: Franki Grundbau)
2.3.2 Bohrpfähle
Die kennzeichnenden Vorteile eines Bohrpfahls liegen in der weitgehend erschütterungs-
freien Herstellung. Bei diesem Herstellverfahren wird der Boden im Bereich des Pfahls
„ausgebohrt“; es erfolgt keine Bodenverdrängung und keine Verdichtung des pfahlumge-
benden Bodens.
2.3.2.1 Verrohrt hergestellter Bohrpfahl
Bei der Herstellung eines Bohrpfahls mit einer Verrohrung soll die Auflockerung des umge-
benden Bodens durch ein schützendes Vortreibrohr vermieden werden. Das Rohr wird im
Baugrund bis nach der Betoneinbringung belassen, damit der Boden im Schutz der Ver-
rohrung durch ein entsprechendes Bohrwerkzeug gelöst und gefördert werden kann. Dabei
ist darauf zu achten, dass die Verrohrung dem Ausräumfortschritt in nicht standfesten
Böden vorauseilt. Das Rohr wird bei der Herstellung in den Baugrund eingetrieben und der
Boden parallel dazu gefördert. Nach Erreichen der Solltiefe wird der entstandene Hohlraum
mit Beton gefüllt, wobei das Stahlrohr schrittweise gezogen wird. Bedarfsweise kann zu-
sätzlich auch ein Bewehrungskorb eingelegt werden. Die Herstellung eines verrohrten
Bohrpfahls kann in allen Böden mit Schaftdurchmesser von bis zu 2,5m erfolgen. Je nach
2. Tiefgründungen mit Pfählen
13
Durchmesser und Untergrund können sie mit einer Tiefe bis ca. 60m hergestellt werden
und weisen im Gebrauchszustand eine charakteristische Tragfähigkeit von 1,0 – 10 MN
Zwischenwerte dürfen gradl inig interpol iert werden.
7,5
bei mittlerem Spitzenwiderstand q c der Drucksonde [MN/m²]
Mindertragfähigkeit [%]
Scherfestigkeit cu,k des undränierten Bodens [kN/m²]
60 150 250
Mindertragfähigkeit durch charakteris tische Pfahlmantelreibung eines Fertigrammpfahls
aus Stahlbeton vergl ichen mit der Mantelreibung eines Simplexpfahls in nichtbindigen
Böden
Zwischenwerte dürfen gradl inig interpol iert werden.
Mindertragfähigkeit durch charakteris tische Pfahlmantelreibung eines Fertigrammpfahls
aus Stahlbeton vergl ichen mit der Mantelreibung eines Simplexpfahls in bindigen Böden
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
45
Berechnung erfolgt analog zum Fertigrammpfahl aus Stahlbeton in einer Berechnungsta-
belle (Tabelle 13 und Tabelle 14). Die Erklärung der Tabellen sind Kapitel 4.3.2 zu entneh-
men.
Ortbetonrammpfähle werden im Gegensatz zum Fertigteilrammpfahl aus Stahlbeton mit
runder Querschnittsfläche hergestellt. Um einen exakten Vergleich im Tagverhalten zu er-
langen, war es nötig, die Pfahlmantel- und Pfahlfußfläche der beiden unterschiedlichen
Pfahltypen fiktiv, identisch anzusetzen.
Tabelle 13: Äußere Tragfähigkeit des fiktiv hergestellten Ortbetonrammpfahls (TP 3)
gemäß Erfahrungswerten aus EA Pfähle (Quelle: Eigene Berechnung)
Lackierhalle Airbus TP 3
Gesamt
Schicht-
grenzen
Mächtig-
keit
[m]
Spitzen-
druck qc
[MN/m²]
qs,k
[kN/m²]
As,i
[m²]
Rs,k,i
[kN]
SRs,k
[kN]
qb,k
[kN/m²]
Ab
[m²]
Rb,k
[kN]
Rc,k
[kN]
0,45 m
1,80 m
1,00
Äußere Tagfähigkeit für Ortbetonrammpfähle System Simplex gemäß EA Pfähle
Bemessungsgrundlage : EA Pfähle Tab. 5.6 + 5.7 (untere Werte)
Berechnungsbeispiel:
Pfahlkantenlänge a s:
Pfahlumfang:
Sicherheitskoeffizient h:
Drucksondierung
0,00
16,00
27,00
28,00
16,00 0,0
11,00 15,0
1,00 17,0
0 0
0 0
110,00 0 2277,00
0,00
0,00
Schicht 1
Schicht 2
Schicht 3
0,00
17,0
0,00
2079,00
198,00
0,00
19,80
110,00 1,80
0 0
0
105
28,80
7830,00 0,20
Mantelreibung Spitzendruck
1585,58 3.863
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
46
Tabelle 14: Äußere Tragfähigkeit des fiktiv hergestellten Ortbetonrammpfahls (TP 4)
gemäß Erfahrungswerten aus EA Pfähle (Quelle: Eigene Berechnung)
Die charakteristischen Pfahlwiderstände der Testpfähle 3 und 4, hergestellt als Stahlbeton-
fertigpfahl, werden mit den Pfahlwiderständen der Testpfähle, fiktiv hergestellt als Simplex-
pfahl, verglichen. Die Gegenüberstellung der Ergebnisse ist Tabelle 15 zu entnehmen.
Wie schon erwähnt zeigt der Spitzenwiderstand keine Abhängigkeit zum Pfahlsystem;
die Widerstände aus Spitzendruck sind bei äußeren, gleichen Umständen identisch. Anders
ist es bei der Mantelreibung. Der Pfahlwiderstand aus Mantelreibung an den geteste-
ten Fertigrammpfählen aus Stahlbeton ist gut 10 % geringer als bei den Ortbetonramm-
pfählen. Der gesamte Pfahlwiderstand unterscheidet sich hier um ca. 5%.
Lackierhalle Airbus TP 4
Gesamt
Schicht-
grenzen
Mächtig-
keit
[m]
Spitzen-
druck qc
[MN/m²]
qs,k
[kN/m²]
As,i
[m²]
Rs,k,i
[kN]
SRs,k
[kN]
qb,k
[kN/m²]
Ab
[m²]
Rb,k
[kN]
Rc,k
[kN]
Mantelreibung Spitzendruck
1271,20 2.9527945,00 0,16
146,67
430,00
204,00
1,60
107,50 4,00
85,00 2,40
0
91,67
28,80
1,50
0,00
18,0
900,00
Schicht 1
Schicht 2
Schicht 3
Schicht 4
Schicht 5 112,50 8,00
0 0
112,50 0 1680,67
0,00
0,00
Drucksondierung
12,0
5,00 18,0
0,00
18,00
19,00
21,50
23,00
28,00
18,00 0,0
1,00 13,0
2,50 16,0
0,40 m
1,60 m
1,00
Äußere Tagfähigkeit für Ortbetonrammpfähle System Simplex gemäß EA Pfähle
Bemessungsgrundlage : EA Pfähle Tab. 5.6 + 5.7 (untere Werte)
Berechnungsbeispiel:
Pfahlkantenlänge a s:
Pfahlumfang:
Sicherheitskoeffizient h:
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
47
Tabelle 15: Gegenüberstellung der charakteristischen Pfahlwiderstände
(Quelle: Eigene Berechnung)
Zwar zeigt sich beim Gesamttragverhalten beider Pfahlsysteme nur eine relativ kleine Diffe-
renz von ca. 5%, es wird jedoch deutlich, dass dieser Unterschied im Wesentlichen aus der
Mantelreibung resultiert.
5.2 Mantelreibung als Lasteinwirkung (negative Mantelreibung)
Das Ergebnis aus Kapitel 5.1 zeigt einen Unterschied der Lastabtragsgröße, verursacht
durch Mantelreibung, zwischen Fertigrammpfahl aus Stahlbeton und Simplexpfahl. Die raue
Pfahlmanteloberfläche des Ortbetonrammpfahles, die daraus resultiert, dass der Beton
während der Einbringung in die Hohlräume des angrenzenden Bodens eindringt, verschafft
dem Pfahlsystem einen Vorteil beim Lastabtrag durch Mantelreibung.
Kehrt sich die Relativbewegung zwischen Pfahlschaft und Boden um, verursacht die Rei-
bungswirkung eine Lasteinwirkung durch negative Mantelreibung auf den Pfahl (Boden
setzt sich stärker als der Pfahl). Die Berechnung der negativen Mantelreibung gemäß dem
gängigen Ansatz nach BURLAND erfolgt für die verschiedenen Pfahlsysteme identisch.
Für nichtbindige Böden:
(11)
mit
Für bindige Böden:
(12)
Der Sachverhalt, dass Mantelreibung zum Lastabtrag bei den Pfahlsystemen unterschied-
lich ermittelt wird, die Lasteinwirkung durch negative Mantelreibung hingegen an allen
Pfahlsystemen gleich zu berechnen ist, wird nachfolgend genauer betrachtet. Hierzu wer-
Fertigrammpfahl aus Stahlbeton Ortbetonrammpfahl "System Simplex" Differenz der Tragfähigkeit Prozentual
Rs,k 2062,80 kN 2277,00 kN 214,20 kN 9,41 %
Rb,k 1585,58 kN 1585,58 kN 0,00 kN 0,00 %
Rc,k 3648,00 kN 3863,00 kN 215,00 kN 5,57 %
Fertigrammpfahl aus Stahlbeton Ortbetonrammpfahl "System Simplex" Differenz der Tragfähigkeit Prozentual
Rs,k 1527,73 kN 1680,67 kN 152,94 kN 9,10 %
Rb,k 1271,20 kN 1271,20 kN 0,00 kN 0,00 %
Rc,k 2799,00 kN 2952,00 kN 153,00 kN 5,18 %
Gegenüberstellung der charakteristischen Pfahlwiderstände der Testpfähle 3 und 4 hergestellt als
Stahlbetonfertigpfahl und fiktiv als Ortbetonrammpfahl
Testpfahl 4
Testpfahl 3
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
48
den die Testpfähle 3 und 4 des Fallbeispiels „Lackierhalle Airbus“ erneut herangezogen.
Aufgrund der dabei vorliegenden Konsolidierung der Weichschicht, die durch aufgespülte
Sande belastet wird, kommt es zu einer Zusatzbelastung durch negative Mantelreibung am
Pfahl. Es wird im Folgenden untersucht, ob sich ein nutzbares Optimierungspotential am
Stahlbetonfertigpfahl, gegenüber dem Ortbetonrammpfahl „System Simplex“ durch einen
pfahlspezifischen Ansatz aus negativer Mantelreibung ergibt.
5.2.1 Optimierungspotential des Stahlbetonfertigpfahls gegenüber dem Simplexpfahl 1. Ansatz
Die Oberflächenbeschaffenheit des Pfahls wird durch den Wandreibungswinkel in die
Berechnung der negativen Mantelreibung einfließen. Das Ergebnis dieses Ansatzes hat sich
im Verlauf der Untersuchungen als nicht verwendbar herausgestellt, dennoch wird die
Überlegung kurz beschrieben:
Auf der empirischen Annahme, dass die Reibungswirkung zwischen glatter Pfahlmantelflä-
che und Boden geringer ist als zwischen rauer Manteloberfläche und Boden, wird für die
glatte Oberfläche des Stahlbetonfertigpfahls ein kleinerer Wandreibungswinkel als bei Ort-
betonrammpfahl berücksichtigt. Durch Scherversuche im Labor könnte der unbekannte
Wandreibungswinkel zwischen glatter Betonfläche und Sand ermittelt werden. Da der
Scherversuch im Rahmen dieser Arbeit nicht durchgeführt wurde, wird die nicht belegte
Hypothese aufgestellt, den Wandreibungswinkel zwischen der glatten Pfahlmanteloberflä-
che und dem aufgespülten Sand mit ⁄ anzusetzen. Für den Ortbetonrammpfahl
wird angenommen, dass die Bruchscherfuge durch die stark strukturierte Oberfläche nicht
an der Betonoberfläche selbst, sondern vielmehr außerhalb des Pfahls im Boden entsteht.
Der Wandreibungswinkel muss dann die Größe des Reibungswinkels selbst annehmen.
Der festgestellte innere Reibungswinkel des aufgespülten Sandes beträgt auf dem Bauge-
lände des Fallbeispiels (Mühlenberger Loch) 32,5°.
Eine Verkleinerung der Reibungswirkung am Pfahlschaft ergibt sich nach der vorangestell-
ten These durch das Verhältnis des Wandreibungswinkels ⁄ zum Reibungswin-
kel zu:
Die Einwirkung durch negative Mantelreibung an einer geschalten Oberfläche erreicht da-
nach nur 62% des Wertes aus einer gegen das Erdreich betonierten Fläche.
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
49
Genau genommen, werden in der liegenden Schalung eines Stahlbetonfertigpfahls nur drei
Seiten an einer glatten Schalung betoniert. Nimmt man die vierte Seite konservativ wie eine
gegen den Boden betonierte Fläche an, ergibt sich ein Verkleinerungsfaktor von:
Nach diesem ersten Ansatz könnte die negative Mantelreibung in der hier untersuchten
Bodenschicht bei einem Fertigrammpfahl aus Stahlbeton mit 71% des entsprechend dem
Ansatz nach BURLAND ermittelten Wertes angesetzt werden.
Vernachlässigt wurde bei dem Ansatz jedoch, dass durch verschiedene Herstellverfahren
nicht der gleiche Erddruck auf die zu vergleichenden Pfahltypen wirkt. Beide Pfahlsysteme
verdrängen den anliegenden Boden bei der Pfahleinbringung und erzeugen dadurch eine
Art „Vorspannung“ des pfahlumgebenden Bodens. Durch Ziehen des zur Ortbetonpfahlher-
stellung benötigten Stahlrohrs wird der Boden jedoch hierbei um ein bestimmtes Maß ent-
spannt, was bei der Herstellung eines Stahlbetonfertigpfahls nicht der Fall ist. Im Rahmen
dieser Arbeit war es nicht möglich, die durch Ziehung des Stahlrohrs verminderte Größe
des Erddruckes horizontal auf den Pfahl wirkend zu erfassen. Eine Anpassung des Erddru-
ckes an dem entsprechenden Pfahlsystem kann somit nicht vorgenommen werden, um
damit für einen Vergleich identische äußere Umstände zu schaffen. Die unbekannte Größe
macht diesen ersten Ansatz zur Ermittlung eines Optimierungspotentials der Mantelrei-
bung am Stahlbetonfertigpfahl damit nichtig.
5.2.2 Optimierungspotential des Stahlbetonfertigpfahls gegenüber dem Simplexpfahl 2. Ansatz
Der zweite Ansatz bezieht sich auf die prozentuale Mindertragfähigkeit des Fertigramm-
pfahls aus Stahlbeton gegenüber dem Simplexpfahl durch den Vergleich der Tabellenwerte
der EA Pfähle für die charakteristische Pfahlmantelreibung (Tabelle 12). Die Pfahlwider-
stände zum Lastabtrag für den Stahlbetonfertigpfahl, die gegenüber dem Ortbetonramm-
pfahl kleiner sind, werden nun bei der Lasteinwirkung durch negative Mantelreibung um
den gleichen Prozentsatz reduziert.
Anhand der Drucksondierungsergebnisse des Fallbeispiels „Lackierhalle Airbus“ und dem
zugehörigen Bodenprofil, lassen sich hier die Bodenschichten, die den Pfahl durch negative
Mantelreibung belasten, nach gleichem Spitzendruck (nichtbindiger Boden) und nach
gleichen undränierten Scherfestigkeitswerten (bindigen Boden) aufteilen.
Die Bodenkennwerte, entnommen aus dem Bodengutachten des Bauvorhabens „Lackier-
halle Airbus“, sind nachfolgend in Tabelle 16 zusammengestellt.
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
50
Tabelle 16: Bodenkennwerte zum Bauvorhaben „Lackierhalle Airbus“
(Quelle: Fa. Centrum Pfähle)
Der Sachverständige für Geotechnik gibt in der Baugrundbeurteilung vor, dass der rechne-
rische Wert der Mantelreibung auf maximal 10 kN/m² in der Weichschicht und
30 kN/m² in den Auffüllsanden zu beschränken sind.
5.2.2.1 Negative Mantelreibung infolge Geländeauffüllung am TP 3
Abbildung 22 zeigt die Aufteilung der Bodenschichten an der Drucksondierung 17A, die für
die Bemessung der negativen Mantelreibung am TP 3 genutzt wird.
Drucksondierung und Bodenentnahme liegen nicht an der gleichen Versuchsstelle, sondern
in einem Abstand von etwa 5m. Die Mächtigkeit der Weichschicht zeigt sich im Bodenprofil
mit 4,3m, wurde jedoch auf Grundlage der Drucksondierung, die unmittelbar neben dem
Testpfahl 3 gemacht wurde, mit 6,8m angenommen.
f
(°)
cu,k
(kN/m²)
1Aufgespülte
Sande- 18/10 32,5 - 15
2 Schl ick - 13/3 17,5 20 0,5
3 Klei w < 60% 16/6 17,5 30 1,5
4 Klei 60 ≤ w ≤ 120 % 15/5 17,5 30 1
5 Klei 1200 ≤ w ≤ 190 % 14/4 15,0 25 0,8
6 Torf 11/1 15,0 25 0,7
7 Sand qc < 10 17/10 32,5 - 35
8 Sand qc ≥ 10 18/10,5 35,0 - 60-80
9 Sand qc ≥ 15 19/11 37,5 - 100
Bodenkennwerte:
Stei femodul
Es
(MN/m²)
Wassergehalt
w[%] bzw.
Spitzendruck qc
[MN/m²]
Nr. Bodenart
Wichte
g/g'
(kN/m²)
Scherfestigkeit
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
51
Abbildung 22: Einteilung der Bodenschichten nach Spitzendruck und Scherfestigkeit (TP 3)
(Quelle: Fa. Centrum Pfähle)
In Tabelle 17 sind die Werte der negativen Mantelreibung , die am Testpfahl 3 wirken,
errechnet. Die Ermittlung des neutralen Punktes erfolgt an Hand der Setzung der Weich-
schicht wie folgt:
setzungserzeugende Auflast: ⁄ ⁄
⁄
Setzung Weichschicht (Schlick): ⁄⁄
setzungserzeugende Auflast: ⁄ ⁄
⁄
Setzung Weichschicht (Klei): ⁄⁄
Gesamte Setzung der
Weichschicht:
Grenzsetzung des Pfahls :
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
52
Die Weichschicht (Klei), mit einer Mächtigkeit von 3m, beginnt in einer Tiefe von 13m
(44,7cm Setzung) und endet bei 16m (0cm Setzung). Mit den Punkten (44,7/13) und
(0/16) ergibt sich die Geradengleichung:
Durch die Grenzsetzung des Pfahls bei 5,1cm ergibt sich der neutrale Punkt in einer Tiefe
von 15,66m. Konservativ wird die Beanspruchung über die komplette Weichschicht (16m)
angesetzt.
Die Berechnung der Lasteinwirkung durch negative Mantelreibung erfolgt mit Gleichung 11
für nichtbindige Böden und Gleichung 12 für bindige Böden.
Auffüllung (nichtbindiger Boden), Schicht 1:
⁄ ⁄
Auffüllung (nichtbindiger Boden), Schichten 2-6:
Analog zu Auffüllung Schicht 1
Weichschicht, Schicht 1:
⁄⁄
Weichschicht, Schichten 2-3:
Analog zu Weichschicht 1
Die Zusatzlast durch negative Mantelreibung aus der Auffüllung ergibt sich am TP 3
wie folgt:
Analog dazu ergibt sich die Zusatzlast aus der Weichschicht am TP 3 zu:
An dem Testpfahl 3 wirkt somit eine gesamte Zusatzlast durch negative Mantelreibung
von:
Anhand der Schichtaufteilung nach gleichem Spitzendruck und undränierter Scherfes-
tigkeit , wird die Mantelreibung um den zugehörigen Prozentsatz aus Tabelle 12
durch Interpolation nach Gleichung 8 reduziert. Die Zusatzlast durch negative Mantelrei-
bung wird dann anhand der reduzierten Mantelreibungswerte , wie oben beschrieben,
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
53
ermittelt und man erhält eine knapp 15% kleinere Beanspruchung, nämlich
.
Tabelle 17: Berechnung der neg. Mantelreibung am TP 3 (mit Begrenzung der Mantelreibung)
(Quelle: Eigene Berechnung)
Negative Mantelreibung am Testpfahl 3 "Lackierhalle Airbus"
Schicht-
grenzen
Mächtig-
keit
[m]
Spitzen-
druck qc
[MN/m²]
tn,k
[kN/m²]
As,i
[m²]
Qn,k,i
[kN]
SQn,k
[kN]
Redu-
zierung um
[%]
tn,k (Red.)
[kN/m²]
Qn,k,i (Red.)
[kN]
SQn,k (Red)
[kN]
Schicht-
grenzen
Mächtig-
keit
[m]
cu,k
[kN/m²]
tn,k
[kN/m²]
As,i
[m²]
Qn,k,i
[kN]
SQn,k
[kN]
Redu-
zierung um
[%]
tn,k (Red.)
[kN/m²]
Qn,k,i (Red.)
[kN]
SQn,k (Red)
[kN]
Gesamte Einwirkung durch negative Mantelreibung auf den Pfahl: Qn,k = 404,46 kNQn,k(Red.) =
Negative Mantelreibung infolge Geländeauffüllung (mit Brenzung der Mantelreibung)tn,k = (1 - sin f) * tan f * s (Auffüllung); tn,k = a * cu,k (Weichschicht)
Berechnungsbeispiel:
Pfahlkantenlänge a s:
Pfahlumfang:
Winkel der inneren Reibung f
0,45 m
1,80 m
32,50 °
Drucksondierung
10,0
1,00 20,0
0,00
1,50
Schicht 4
Schicht 5
Schicht 69,20
4,00
5,70
7,20
8,20
1,50 2,5
2,50 22,5
1,70 25,0
Schicht 1
Schicht 2
Schicht 3
13,0
54,0030,00
30,00
1,80
1,80 54,00
65,66
78,37
81,00
4,50
3,06
2,70
2,70 10,74
306,54343,78
27,27
5,27
30,00
30,00
21,22
7,96
3,85
21,35
6,69
14,25
7,81
58,26
74,89
70,79
46,43
48,35
5,79
20,11
28,85
23,59
27,99
25,72
25,92
20,00 8,00 28,80
32,40
43,2054,00 20,00 8,00
20,00 8,00
10,00
1,50
1,00
97,92
3,60 36,0013,00
3,00 10,0 10,00
122,40
10,00
16,00
466,18 kN
Schicht 3 5,40
9,20Schicht 1 1,80 10,0 3,24
Au
ffü
llun
gW
eich
sch
ich
t
undränierte Scherfestigkeit
11,00Schicht 2 2,00 10,0
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
54
5.2.2.2 Negative Mantelreibung infolge Geländeauffüllung am TP 4
Die Aufteilung der Bodenschichten am TP 4 erfolgt nur anhand der Drucksondierung (Sie-
he Abbildung 23).
Abbildung 23: Einteilung der Bodenschichten nach Spitzendruck (TP 4)
(Quelle: Fa. Centrum Pfähle)
Die Einwirkung aus negativer Mantelreibung , die am Testpfahl 4 wirkt wurde in Tabelle
18 errechnet. Die Ermittlung des neutralen Punktes erfolgt an Hand der Setzung der
Weichschicht, die im Bereich des TP 4 aus Torf und Klei besteht, wie folgt:
setzungserzeugende Auflast: ⁄ ⁄
⁄
Setzung Weichschicht (Torf): ⁄⁄
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
55
setzungserzeugende Auflast: ⁄ ⁄
⁄
Setzung Weichschicht (Klei): ⁄⁄
Gesamte Setzung der
Weichschicht:
Grenzsetzung des Pfahls :
Die Weichschicht (Klei), mit einer Mächtigkeit von 5m, beginnt in einer Tiefe von 13m
(86cm Setzung) und endet bei 18m (0cm Setzung). Mit den Punkten (86/13) und (0/18)
wird eine Geradengleichung wie folgt aufgestellt:
Durch die Grenzsetzung des Testpfahls 4 bei 4,5cm ergibt sich der neutrale Punkt in einer
Tiefe von 17,74m. Auch hier wird die Beanspruchung konservativ über die komplette
Weichschicht (18m) angesetzt.
Die Berechnungen der Zusatzbelastung durch negative Mantelreibung am Testpfahl 4 er-
folgt wie am Testpfahl 3 und ergibt . Eine Reduzierung entsprechend
der prozentualen Mindertragfähigkeit ergibt eine Einwirkung von .
Wie auch am TP 3 wurde am TP 4 eine Reduzierung der Zusatzlast aus negativer Mantel-
reibung von knapp 15% erzielt.
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
56
Tabelle 18: Berechnung der neg. Mantelreibung am TP 4 (mit Begrenzung der Mantelreibung)
(Quelle: Eigene Berechnung)
Eine Zusatzlast durch negative Mantelreibung auf den Pfahl entsteht durch eine Bewegung
(Setzung) des pfahlumgebenden Bodens. Der aufgespülte Sand verursacht in Form einer
Auflast auf die konsolidierende Weichschicht eine Formänderung (Setzung) dieser,
wodurch eine Bewegung des Bodens nach unten entsteht. Der sich setzende Boden hängt
sich am Pfahl auf und belastet den Pfahl durch Reibungskräfte, die mit zunehmender Set-
zung entlang des Pfahls immer größere Lasten erzeugen. Ab einer gewissen Belastungs-
größe reißt der angehängte Boden jedoch vom Pfahlschaft ab, die lasterzeugende Reibung
wird durch Gleiten abgelöst (mechanisch stellt das „Abreißen“ den Übergang von Haft- zur
Gleitreibung dar). Die aus Wandgleitreibung am Pfahlmantel entstehenden Lasten werden
ab diesem Punkt nicht größer, sondern bleiben konstant.
Negative Mantelreibung am Testpfahl 4 "Lackierhalle Airbus"
Schicht-
grenzen
Mächtig-
keit
[m]
Spitzen-
druck qc
[MN/m²]
tn,k
[kN/m²]
As,i
[m²]
Qn,k,i
[kN]
SQn,k
[kN]
Redu-
zierung um
[%]
tn,k (Red.)
[kN/m²]
Qn,k,i (Red.)
[kN]
SQn,k (Red)
[kN]
Schicht-
grenzen
Mächtig-
keit
[m]
cu,k
[kN/m²]
tn,k
[kN/m²]
As,i
[m²]
Qn,k,i
[kN]
SQn,k
[kN]
Redu-
zierung um
[%]
tn,k (Red.)
[kN/m²]
Qn,k,i (Red.)
[kN]
SQn,k (Red)
[kN]
Gesamte Einwirkung durch negative Mantelreibung auf den Pfahl: Qn,k = 327,12 kN
7,20Schicht 1 5,80 10,0 10,00 9,28
381,12 kN
172,80
Au
ffü
llun
gW
eich
sch
ich
t
undränierte Scherfestigkeit
13,00Schicht 2 5,00 10,0
0,50
10,00 80,0018,00
8,00
138,24
92,80 20,00 8,00 74,24
20,00 8,00 64,00
18,90
63,08
13,69
23,48
23,01
24,23
28,33
27,59
29,06
25,47
14,33
16,62
16,62
5,55
29,58
62,45
14,87
66,85
16,98
22,66
3,36
0,64
0,80
4,32 30,94
188,88208,32
4,42
7,82
70,8830,00 2,40
2,70 24,0
2,10 18,0
0,40 12,0
Schicht 1
Schicht 2
Schicht 3
Schicht 4
Schicht 5
4,80
5,20
5,70
7,20
Qn,k(Red.) =
Negative Mantelreibung infolge Geländeauffüllung (mit Brenzung der Mantelreibung)tn,k = (1 - sin f) * tan f * s (Auffüllung); tn,k = a * cu,k (Weichschicht)
Berechnungsbeispiel:
Pfahlkantenlänge a s:
Pfahlumfang:
Winkel der inneren Reibung f
0,40 m
1,60 m
32,50 °
Drucksondierung
12,0
1,50 22,0
0,00
2,70
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
57
Eine im Baugrundgutachten vorgegebene Begrenzung der rechnerischen negativen Man-
telreibungswerte, auf maximal ⁄ in den Auffüllsanden und
⁄ in der Weichschicht, erfolgte aus der Erfahrung des Baugrundgutachters; ein
rechnerischer Beleg wurde nicht erstellt.
Die nachfolgenden Berechnungstabellen zur Bestimmung der negativen Mantelreibung am
TP 3 und TP 4 vernachlässigen die vorgenannte Begrenzung der rechnerischen negativen
Mantelreibungswerte.
Die voll angesetzte Zusatzbelastung durch negative Mantelreibung soll anschließend mit
der ermittelten Belastung, die durch eine vorgeschriebene Begrenzung vom Baugrundgut-
achter ermittelt wurde, verglichen werden.
Die Werte der Zusatzbelastung durch negative Mantelreibung am TP 3 (ohne Begrenzung)
sind Tabelle 19 zu entnehmen.
Die Zusatzlast durch negative Mantelreibung aus der Auffüllung ergibt sich ohne Be-
grenzung am TP 3 wie folgt:
⁄
Analog dazu ergibt sich die Zusatzlast aus der Weichschicht am TP 3 zu:
An dem Testpfahl 3 wirkt somit eine gesamte Zusatzlast durch negative Mantelreibung
(ohne Begrenzung) von:
Anhand der Schichtaufteilung nach gleichem Spitzendruck und undränierter Scherfes-
tigkeit , wird die Mantelreibung , auch bei der Berechnung ohne Begrenzung der
Mantelreibung, um den zugehörigen Prozentsatz aus Tabelle 12 durch Interpolation nach
Gleichung 8 reduziert. Die Zusatzlast durch negative Mantelreibung wird dann anhand der
reduzierten Mantelreibungswerten noch einmal ermittelt und man erhält eine knapp
15% kleineren Beanspruchung, nämlich .
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
58
Tabelle 19: Berechnung der neg. Mantelreibung am TP 3 (ohne Begrenzung der Mantelreibung)
(Quelle: Eigene Berechnung)
Negative Mantelreibung am Testpfahl 3 "Lackierhalle Airbus"
Schicht-
grenzen
Mächtig-
keit
[m]
Spitzen-
druck qc
[MN/m²]
tn,k
[kN/m²]
As,i
[m²]
Qn,k,i
[kN]
SQn,k
[kN]
Redu-
zierung um
[%]
tn,k (Red.)
[kN/m²]
Qn,k,i (Red.)
[kN]
SQn,k (Red)
[kN]
Schicht-
grenzen
Mächtig-
keit
[m]
cu,k
[kN/m²]
tn,k
[kN/m²]
As,i
[m²]
Qn,k,i
[kN]
SQn,k
[kN]
Redu-
zierung um
[%]
tn,k (Red.)
[kN/m²]
Qn,k,i (Red.)
[kN]
SQn,k (Red)
[kN]
Gesamte Einwirkung durch negative Mantelreibung auf den Pfahl: Qn,k = 575,45 kN
Schicht 4
Schicht 5
Schicht 69,20
4,00
5,70
7,20
8,20
1,50 2,5
Qn,k(Red.) =
Negative Mantelreibung infolge Geländeauffüllung (ohne Brenzung der Mantelreibung)tn,k = (1 - sin f) * tan f * s (Auffüllung); tn,k = a * cu,k (Weichschicht)
Berechnungsbeispiel:
Pfahlkantenlänge a s:
Pfahlumfang:
Winkel der inneren Reibung f
0,45 m
1,80 m
32,50 °
Drucksondierung
10,0
1,00 20,0
0,00
1,502,50 22,5
1,70 25,0
Schicht 1
Schicht 2
Schicht 3
65,0537,61
40,56
1,80
1,80 70,3613,0
65,66
78,74
87,63
4,50
3,06
2,70
2,70 10,74
336,41378,18
27,27
5,27
3,85
21,35
6,69
14,25
30,24
34,67
21,22
7,96
64,80
129,60
7,81
58,26
75,25
76,06
56,13
62,89
5,79
20,11
29,08
27,26
35,10
34,78
20,00 16,00 51,84
20,00 16,00 57,60
5,40 162,00 20,00 24,00
239,04
72,0013,00
Schicht 3 3,00 30,0 30,00
Au
ffü
llun
gW
eich
sch
ich
t
undränierte Scherfestigkeit
11,00Schicht 2 2,00 20,0
1,50
1,00
9,20Schicht 1 1,80 20,0 20,00 3,24
16,00
20,00 3,60
676,98 kN
298,80
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
59
Die Berechnung der negativen Mantelreibung ohne Begrenzung am TP 4 erfolgt analog
zum TP 3. Die Berechneten Werte sind Tabelle 20 zu entnehmen.
Tabelle 20: Berechnung der neg. Mantelreibung am TP 4 (ohne Begrenzung der Mantelreibung)
(Quelle: Eigene Berechnung)
Die Differenz der Belastungen aus negativer Mantelreibung auf die Testpfähle 3 und 4 er-
mittelt durch vorgegebene Begrenzung der Mantelreibung und ohne diese, lässt bei einer
unterstellten Fehleinschätzung des Übergangspunktes von Haft- zur Gleitreibung erkennen,
um wieviel Last die negative Mantelreibung zu niedrig liegen könnte.
Vergleichend sind die unterschiedlich berechneten Zusatzbeanspruchungen, die durch ne-
gative Mantelreibung an den Testpfählen 3 und 4 auftreten, in Tabelle 21 zusammenge-
fasst. Im schlimmsten Fall wäre durch die Begrenzung der Mantelreibung auf
10kN/m² in der Weichschicht und 30 kN/m² in der Auffüllung am Testpfahl 3 eine
Negative Mantelreibung am Testpfahl 4 "Lackierhalle Airbus"
Schicht-
grenzen
Mächtig-
keit
[m]
Spitzen-
druck qc
[MN/m²]
tn,k
[kN/m²]
As,i
[m²]
Qn,k,i
[kN]
SQn,k
[kN]
Redu-
zierung um
[%]
tn,k (Red.)
[kN/m²]
Qn,k,i (Red.)
[kN]
SQn,k (Red)
[kN]
Schicht-
grenzen
Mächtig-
keit
[m]
cu,k
[kN/m²]
tn,k
[kN/m²]
As,i
[m²]
Qn,k,i
[kN]
SQn,k
[kN]
Redu-
zierung um
[%]
tn,k (Red.)
[kN/m²]
Qn,k,i (Red.)
[kN]
SQn,k (Red)
[kN]
Gesamte Einwirkung durch negative Mantelreibung auf den Pfahl: Qn,k = 541,34 kN
7,20Schicht 1 5,80 25,0 25,00 9,28
647,80 kN
432,00
Au
ffü
llun
gW
eich
sch
ich
t
undränierte Scherfestigkeit
13,00Schicht 2 5,00 25,0
0,50
25,00 200,0018,00
8,00
345,60
232,00 20,00 20,00 185,60
20,00 20,00 160,00
19,29
69,55
13,69
23,48
23,01
25,22
32,74
27,59
30,24
25,47
14,33
16,62
16,62
5,55
29,58
62,45
14,87
66,85
16,98
23,13
3,36
0,64
0,80
4,32 30,94
195,74215,80
4,42
7,82
77,8934,67 2,40
2,70 24,0
2,10 18,0
0,40 12,0
Schicht 1
Schicht 2
Schicht 3
Schicht 4
Schicht 5
4,80
5,20
5,70
7,20
Qn,k(Red.) =
Negative Mantelreibung infolge Geländeauffüllung (ohne Brenzung der Mantelreibung)tn,k = (1 - sin f) * tan f * s (Auffüllung); tn,k = a * cu,k (Weichschicht)
Berechnungsbeispiel:
Pfahlkantenlänge a s:
Pfahlumfang:
Winkel der inneren Reibung f
0,40 m
1,60 m
32,50 °
Drucksondierung
12,0
1,50 22,0
0,00
2,70
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
60
Belastung von 210,8 kN und am Testpfahl 4 eine Belastung von 266,68 kN nicht berück-
sichtigt.
Tabelle 21: Gegenüberstellung der berechneten Zusatzbelastungen durch neg. Mantelreibung
auf die Testpfähle 3 und 4 (Quelle: Eigene Berechnung)
5.3 Tragfähigkeitsnachweise am Fallbeispiel „Lackierhalle Airbus“
Der Grenzzustand der Tragfähigkeit bezieht sich bei Pfahlgründungen darauf, dass die
Pfahlwiderstände infolge der gewählten Pfahlabmessungen den Einwirkungen bzw. Bean-
spruchungen auf den Pfahl gegenübergestellt werden. Es werden nach EC 7 Teilsicher-
heitsbeiwerte eingeführt, die auf der Seite der Einwirkungen als Multiplikator und auf der
Seite der Pfahlwiderstände als Divisor agieren. Mit den Bemessungswerten wird nachge-
wiesen, dass die Pfahlbeanspruchung ausreichend weit vom Bruchzustand entfernt ist.
Aus den charakteristischen axialen Einwirkungen auf den Pfahl, ergeben sich die Be-
messungswerte wie folgt:
(13)
Der ermittelte charakteristische Druckpfahlwiderstand ergibt sich aus EC 7 nach folgen-
dem Ansatz zum Bemessungswert:
⁄ (14)
Mit den ermittelten axialen Bemessungseinwirkungen und Bemessungswiderständen ist
die Einhaltung der Grenzzustandsbedingungen nach folgender Gleichung sicherzustellen:
(15)
(vgl. Witt, 2009, S. 172)
Nachfolgend wird durch den Tragfähigkeitsnachweis an den Testpfählen 3 und 4 des Fall-
beispiels „Lackierhalle Airbus“ die Pfahllänge bestimmt. Dabei wird der Pfahl zum Ersten
durch Bauwerkslast inklusive der Zusatzbelastung durch negative Mantelreibung nach dem
Qn,k am TP 3: 210,80 31,14
Qn,k(Red.) am TP 3: 171,27 29,76
Qn,k am TP 4: 266,68 41,17
Qn,k(Red.) am TP 4: 214,22 39,57
Zusatzbelastung durch negative Mantelreibung an den Testpfählen 3 und 4
327,12 kN 541,34 kN
Δ
[kN]Δ
[%]
Zusammenfassung der Ergbenisse nach dem Bemessungsansatz von Burland mit und ohne vorgegebene
Begrenzung der Mantelreibung auf τn,k = 10 kN/m² in der Weichschicht und τn,k = 30 kN/m² in der Auffüllung und
den dazugehörigen, nach Spitzendruck und undränierter Scherfestigkeit entwickelten, Reduzierungen.
466,18 kN
404,18 kN
676,98 kN
575,45 kN
Ansatz nach Burland mit
Begrenzung der Mantelreibung
Ansatz nach Burland ohne
Begrenzung der Mantelreibung
381,12 kN 647,80 kN
5. Betrachtung von Mantelreibung an Verdrängungspfählen
61
Ansatz von Burland belastet und zum Zweiten vergleichend dazu die Pfahllänge noch einmal
über den Tragfähigkeitsnachweis bestimmt, indem der Pfahl diesmal durch Bauwerkslast
inklusive der ermittelten reduzierten Beanspruchung durch negative Mantelreibung belas-
tet wird.
5.3.1 Untersuchung am Testpfahl 3
Der Testpfahl 3 wird durch eine Bauwerkslast von und einer Zusatzbe-
anspruchung durch negative Mantelreibung, ermittelt nach dem Ansatz von Burland, von
belastet. Die Bemessungseinwirkung nach Gleichung 13 ergibt sich zu:
Tabelle 22: Ermittlung Pfahllänge des TP 3, Zusatzbelastung 466,18kN
(Quelle: Eigene Berechnung)
Bei einer Pfahllänge von 28,20m ist der charakteristische Pfahlwiderstand am TP 3
Nach Gleichung 14 ergibt sich der Pfahlwiderstand wie folgt zum Bemes-